[发明专利]低氮燃烧头及其燃烧装置、预混方法

说明书

本发明公开了一种低氮燃烧头及其燃烧装置、预混方法。所述的低氮燃烧头的预混方法为：沿着低氮燃烧头的中心线布置的中心管道中所输送的第一种气体，从中心管道的孔喷射区a喷射出来后，与布置在中心管道外围的第一环层中的相应第一环层管道的孔喷射区b所喷射出来的第二种气体对撞预混，即可形成朝向低氮燃烧头的外层所设置的环形火焰成型区流动的一次混合气。由此可知，本发明所述第一种气体、第二种气体喷射时形成强力对撞，迅速扩散，以实现第一种气体、第二种气体的充分预混，提高燃烧效果。

本申请是分案申请，原 申 请 的 申 请 日 为 2019年12月18日，申 请 号 为201911307195.3，发明名称为“燃气分子碰撞扩散预混低氮燃烧装置及其燃烧头”。

技术领域

本发明涉及一种燃烧装置，尤其是一种通过燃气与空气碰撞扩散以实现两者充分预混的低氮燃烧装置。

背景技术

据中国能源报统计，截止2017年底我国在用的工业锅炉有40万台左右，小型民用锅炉数量更庞大（暂无统计数据）。随着国家对环保的严格要求，各地环保部门陆续发文要求旧锅炉都需要排放达标改造，到2021年有望利用清洁能源数达到70%以上，总量巨大。其中有一大部分锅炉改造就是更换低氮燃烧器，达到低氮排放要求，老旧锅炉直接换新，达到排放要求。

目前，公知的燃气锅炉燃烧器是相对成熟的燃烧技术，欧美低氮燃烧器品牌占据中国主流市场，2015年后也逐渐出现一些中国低氮燃烧器品牌。常用的燃烧器主要包括以下组成：送风系统（鼓风机）、燃料系统（天然气）、电控系统、点火系统以及检测系统。

通常地，稳定的超低氮燃烧头系统是各燃烧器厂家正在努力攻克的方向。现在公知的超低氮燃烧头主要为全预混表面燃烧头以及扩散式低氮燃烧头，而扩散式低氮燃烧头又主要包括两类：扩散式低氮燃烧头、前预混扩散式低氮燃烧头。经过申请人多年的研究发现，上述的各现有燃烧头分别具有如下的特点：

一.全预混表面燃烧头

全预混表面燃烧头，如图1所公开的全预混微焰式燃烧器，包括电机1′、混合器2′以及燃烧头3′，是燃气、空气各自通过管道往混合器2′（金属桶）内喷射，在混合器2′内碰撞加压预混后，由混合器2′四周很多细微小孔漫出。然后在混合器2′外层的金属毡表面形成燃烧火焰。优点是：燃气压力要求不高，能匹配多种炉膛，预混均匀，燃烧充分，NOX排放≤30mg/m3。目前在小吨位锅炉上用的比较多。

缺点：

1．全预混表面燃烧头经长时间燃烧后，空气中的灰尘，燃烧积碳，包括金属毡本身的氧化物就会堵塞金属桶四周的小孔，导致混合气体出路堵塞，火焰在金属桶内爆燃，造成金属桶爆炸事故。目前的改进方式是通过增加(空气、燃气)过滤措施减少堵塞几率，但空气过滤器长时间使用也会堵塞，若不及时清理会造成通气量减少，导致供氧量不足，轻则影响氮氧化物排放，重则发生事故。

二. 扩散式低氮燃烧头

2.1、纯扩散式低氮燃烧头

纯扩散式低氮燃烧头是在燃烧头前端布置多根燃气和空气管道，通过压力往炉膛内喷射，在炉膛内形成预混，也可做成分层分段燃烧。要达到低氮排放目的需要FGR（烟气回流）辅助手段，约20-25%左右的低温烟气通过烟循管道回入炉膛，达到降低NO_X的目的。

缺点：

1.对燃气压力要求较高，部分改造区域无法升压，改造困难。

2.锅炉改造时对炉膛尺寸要求较大，旧锅炉根本就没法加大炉膛。很多刚用了两三年的锅炉逼迫换新，增加企业负担。

3.新建锅炉要求加大炉膛，增加了锅炉制造成本。

4.做到NO_X≤30mg/m3以下需要FGR（烟气回流）手段辅助，FGR手段会产生酸性冷凝水进入炉膛，降低锅炉热效率，并腐蚀燃烧器和炉膛，降低锅炉使用寿命。

5.有发现部分用户关闭FGR阀门，可偷排偷放。